Untersuchung der Mantelreibung mantelverpresster und unverpresster Duktilpfähle unter Zug- und Druckbelastung

Abstract

In der geotechnischen Praxis stellt sich häufig die Frage, wie sich die Verpressung von Duktilpfählen auf das Mantelreibungsverhalten auswirkt und ob Unterschiede zwischen auf Zug und auf Druck belasteten Pfählen bestehen. Ein möglichst umfassendes Verständnis des tatsächlichen Tragverhaltens von Pfählen ist entscheidend für eine ökonomische Pfahlbemessung.In der vorliegenden Diplomarbeit werden repräsentative Baugrundwiderstände sowie die Widerstandsverhältnisse von auf Druck und auf Zug belasteten Verdrängungspfählen (Duktilpfähle und Stahlpfähle) untersucht. Ziel der Arbeit ist es, die bisherigen Erkenntnisse zur Mantelreibung von mantelverpressten und unverpressten Pfählen unter Zug- und Druckbelastung zu erweitern und neue Einsichten zu gewinnen.Grundlage der Arbeit bilden vier Pfahlprobebelastungen, die in A-2331 Vösendorf in schluffigen, tonigen Böden des Miozäns durchgeführt worden sind. Im Zuge der Pfahlprobebelastungen wurde das Last-Verformungsverhalten von zwei mantelverpressten Duktilpfählen und zwei unverpressten Stahlpfählen erfasst. Von beiden Systemen wurde jeweils ein Zugpfahl und ein Druckpfahl ausgeführt und geprüft. Die Zugpfähle wurden mit dem bidirektionalen Pfahlprobebelastungssystem Pile HAY-Proof-System und die Druckpfähle miteinem konventionellen Druckversuch untersucht.Auf Basis des dokumentierten Last-Verformungsverhaltens lassen sich Aussagen zu Spitzen-, Mantel- und Gesamtwiderstand für Druck- und Zugpfähle ableiten. Die Ergebnisse der Untersuchungen werden mit Erkenntnissen zur Fragestellung aus der Literatur verglichen. Die vorliegende Arbeit bestätigt den positiven Effekt einer Verpressung auf den mobilisierbaren Mantelwiderstand. Darüber hinaus wird aufgezeigt, dass der von gängigen Regelwerken und Empfehlungen prognostizierte Mantelwiderstand von auf Zug belasteten Duktilpfählen zu konservativen Bemessungsergebnissen führen kann.

In geotechnical practice, the question often arises as to how the grouting of ductile piles affects the skin friction behavior and whether there are differences between piles loaded in tension and compression. A comprehensive understanding of the actual load-bearing behavior of piles is crucial for an economical pile design.In this diploma thesis, representative soil resistances and the resistance ratios of displacement piles (ductile piles and steel piles) loaded in compression and tension are investigated. The aim of the work is to extend the previous findings on the skin friction of grouted and non-grouted piles under tensile and compressive loading and to gain new insights.The work is based on four pile load tests that were carried out in A-2331 Voesendorf in silty, clayey Miocene soils. The load-deformation behavior of two grouted ductile piles and two non-grouted steel piles was recorded in the course of the load tests. One tension pile and one compression pile of each system were installed and tested. The tension piles were tested using the bidirectional pile load testing system Pile HAY-Proof-System and the compression piles using a conventional compression test.Based on the documented load-deformation behavior, conclusions can be drawn about the pile base resistance, shaft resistance and total resistance for compression and tension piles. The results of the investigations are compared with findings on the subject from the literature. The present work confirms the positive effect of grouting on the mobilizable shaft resistance. In addition, it is shown that the shaft resistance of ductile piles subjected to tensile loads as predicted by current codes and recommendations can lead to conservative design results.